重复经颅磁刺激结合虚拟现实训练对精神发育迟缓儿童认知功能的疗效观察

周海荣 姜灿 何强勇 李哲 吴文英 李锦嫦

精神发育迟缓(mental retardation,MR)是在发育时期内，一般智力功能明显低于同龄水平，同时伴有适应行为缺陷的一组疾病,是小儿时期常见的一种发育障碍(developmental disability),又称智力低下[1]。精神发育迟缓发病率高，是引起儿童残疾的主要疾病之一，严重影响患儿及其家庭的生活质量，给家庭和社会带来了沉重负担。精神发育迟缓是世界性医学难题，迄今依然没有特效药物和干预手段从根本上治疗本病。早期干预、营养支持和康复功能训练在一定程度上提高了患儿的行为能力，但是对患儿智力的改善作用依然有限[2]。近年来，随着神经电生理技术和虚拟现实(virtual reality，VR)技术的发展，重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)及VR技术逐渐被应用于神经系统疾病的治疗，并取得了一定成效。为了探讨用重复经颅磁刺激结合虚拟现实训练对精神发育迟缓患儿进行治疗的临床疗效，笔者对2015年10月—2017年8月期间在广东省东莞市康复医院收治的90例精神发育迟缓患儿的临床资料进行回顾性研究。现将研究结果报告如下。

对象与方法

1.对象:2015年10月—2017年8月期间东莞市康复医院确诊并收治入院治疗的3～8岁精神发育迟缓的患儿90例。其中男58例，女32例，平均年龄(5.5±1.2)岁，将90例患儿按随机数字表法分为常规组、重复经颅磁刺激组(rTMS)和观察组，每组各30例。常规组接受常规康复训练，rTMS组采用常规康复+重复经颅磁刺激，研究组采用常规康复+重复经颅磁刺激+虚拟现实训练。3组一般资料比较，差异无统计学意义。见表1。

表1 研究对象一般资料和分组情况

纳入标准包括：(1)诊断标准依据美国精神病学会出版的《精神障碍诊断与统计手册》第四版(DSM-Ⅳ)[3]精神发育迟缓的诊断标准；(2)能独立站立；(3)能理解及配合治疗；(4)无视觉障碍及其他神经系统病变；(5)取得家长知情同意，配合治疗期满12周者。

排除标准包括：(1)其他原因引起的不符合MR诊断标准的患者；(2)认知能力差，不能听懂简单指令者；(3)伴有癫痫等严重并发症者；(4)颅内有金属植入物或助听器者；(5)不配合，不能坚持康复训练者。

2.康复训练方法：3组均采用常规康复训练，进行综合康复治疗，共治疗3个月，包括(1)运动疗法。采用神经发育促进技术，根据患儿的粗大发育水平进行针对性的个体化训练，每天1次，每次训练30 min。每周5 d。(2)作业治疗。主要涉及手部的感知觉输入、抓握训练和手眼协调训练以及双上肢的协调训练和日常生活自理训练，每天1次，5次/周，每次训练30 min。(3)语言治疗。 语言理解能力训练、语言表达和认知能力训练，5天/周，每次训练30 min。(4)针灸治疗。包括头皮针、体针，根据患儿运动功能障碍及认知言语的情况，选取恰当的穴位，给予针刺治疗，每天1次，5次/周，每次留针30 min。

rTMS治疗组在常规康复训练的基础上接受20 min rTMS。rTMS治疗仪为英国Magstim公司Rapid2型磁刺激器，线圈为8字形迷散性刺激线圈，直径7 cm，峰值刺激强度为2 T，脉冲时限为250 s。治疗前，患儿采取侧卧位，根据国际10/20 系统电极放置法，刺激位点位于大脑的主要运动皮质区(M1区)，先使8字形线圈与患儿颅骨表面相切，寻找可引发对侧肢体拇短展肌最大运动诱发电位波幅的位置，即“运动热点”，同时把记录电极放置在对侧上肢拇短展肌肌腹处，通过移动线圈诱发出肌腹收缩时，记录运动诱发电(MEPs),10次连续刺激中，至少50%能够引起运动诱发电位至少50μV的最小刺激强度即为运动阈值。治疗时患儿采取仰卧位，刺激位点选择左侧前额叶，刺激部位按照国际10/20 系统定位为F3点，治疗时线圈手柄朝后，中心刺激点与头皮相切(磁头与头部呈45度角)，采40% RMT(阈强度)强度，频率10 Hz，50个脉冲数，串数量30，刺激5 s，休息35 s，共1 500个脉冲，每天1次，每次20 min，治疗20次为1个疗程，共3个疗程，每疗程结束后休息10 d。

研究组在常规康复训练和rTMS治疗的基础上增加VR互动训练，此项训练采用BioMaster虚拟情景互动评估与训练系统(广州产)，该系统由硬件和软件两部分组成，硬件系统包括计算机、显示器、传感器、蓝牙接收系统等，计算机生成虚拟环境后，以图像形式展现于显示器上，患儿佩戴传感器，沉浸于虚拟环境中，按照要求完成相应操作任务；软件系统包括作业分析评定、生物反馈、VR互动训练系统，其通过先进的无线人体传感器技术和VR技术，实时记录人体关节活动度和三维运动学参数，有针对性地制订个体化VR互动训练方案，达到改善患者肢体运动功能和认知水平的目的。训练过程由专人负责指导，根据患儿的认知情况，制定训练方案目标，选择合适的训练游戏，训练方法采取个体化、级别化原则循序渐进，每天1次，每次20 min，5次/周，共治疗3个月。

3.疗效观察：由两名受过专业培训并取得评估资格的评估者于治疗前、治疗后3个月应用韦氏幼儿智力量表(wisc)[4]、格塞儿(Gesell，GDS)量表[5]进行智力评估，应用婴儿-初中生社会生活能力检查表(S-M)[6]进行社会适应能力评估。评估环境1人1室，室内光线充足，安静，评估时患儿精神好。

韦氏幼儿及儿童智力量表(wisc)[7]主要由言语智商(VIQ)、操作智商(PIQ)和全智商(FIQ)3个主项，及知识、图片词汇、算术、图片概括、领悟、动物下蛋、图画填充、迷津、视觉分析、木块图案、几何图形11个分项组成，评分越高说明其相应的能力越高。其中，低智力损伤的划界标准[8]为智商(IQ)<70分，IQ 在70～80分 为边缘水平，IQ≥80分 为正常。智力低下等级[8]包括(1)轻度，IQ在 55～70分；(2)中度，IQ在40～55分；(3)重度，IQ在25～40分；(4)极重度，IQ<25分。

Gesell评估采用GDS中文修订版(北京市儿童保健所修订)[5,9]，该量表包括适应性、大运动、精细动作、语言、个人—社交5大能区，以适应性发育商(ADQ)作为智力落后评估标准，即轻度：ADQ 55～75分；中度：ADQ 40～55分；重度：ADQ<40分。

婴儿-初中生社会生活能力检查表(S-M)[10]，采用原北京医科大学修订版，适用于6个月～15岁儿童,全量表共有132个项目,包括6个行为领域,分属于独立生活、运动、作业操作、交往、参加集体活动和自我管理6个方面,每通过1项得1分,测出总粗分根据年龄可换算为标准分,根据标准分进行社会生活能力综合评价，评价标准由低至高依次为极重度低下( ≤ 5分)、重度低下(6分)、中度低下(7分)、轻度低下(8分)、边缘(9分)、正常(10分)、高常(11分)、优秀(12分)、非常优秀(≥ 13分)。

4.统计学处理：应用SPSS19.0软件包建立数据库进行分析，两组计量资料比较符合对称/正态分布的先作方差齐性检测，方差齐采用t检验，方差不齐采用t’检验，不符合对称分布的计量资料用秩和检验，计数资料采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1.治疗前后IQ值及IQ情况变化比较：治疗前，3组患儿FIQ、VIQ、PIQ值比较，差异无统计学意义，具有可比性。治疗后，3组FIQ、VIQ、PIQ 评分均较治疗前提高，差异具有统计学意义。治疗后，研究组与常规组、rTMS组的FIQ、VIQ、PIQ值治疗前后差值比较，差异具有统计学意义。见表2。

表2 3组患儿治疗前后FIQ、VIQ、PIQ值比较分)

注：与本组治疗前比较,*P<0.01；与常规组对比,#P<0.01；与rTMS组对比，▲P<0.01

相比治疗前，治疗后3组患儿IQ发生明显变化，各组中度智力低下和重度智力低下的比例减少，边缘智力和轻度智力低下的比例增加,IQ属类总的趋势是往IQ高的方向变化，其中研究组有5例进入临界边缘状态，rTMS刺激组亦有3例进入临界边缘状态，常规组有1例进入临界边缘状态，3组治疗后IQ属类变化的趋势用χ2检验进行比较，但差异均无统计学意义。见表3。

表3 3组患儿治疗前后IQ情况比较[例(%)]

2.ADQ值及S-M标准分比较：治疗前3组患儿ADQ值及S-M标准分比较，组间差异无统计学意义。治疗后，3组ADQ值、S-M标准分均较治疗前有提高，治疗前后差异有统计学意义；研究组与常规组、rTMS组的ADQ值及S-M标准分前后差值比较，差异具有统计学意义。见表4。

讨论

1.rTMS治疗MR作用机制及刺激频率、部位的选择：精神发育迟缓以智力低下和社会适应困难为主要特征，其病位在脑,有学者发现，MR患儿的社会交往障碍、语言交流障碍、刻板行为和智力障碍可能与左侧大脑血流灌注降低有关，尤其是颞叶、额叶和边缘系统[11]。常规康复训练无法直接作用于大脑局部皮层，仅能起到“治标”的作用，而rTMS是通过不同频率刺激对大脑皮层产生兴奋或抑制作用的新兴电生理技术[12],目前被广泛应用于神经精神疾病的治疗[13-15]。研究显示,rTMS可直接刺激额、颞叶皮质,可改变突触可塑性,使大脑神经网络发生变化,从而促进患儿认知、语言功能的康复[16-17]。rTMS治疗认知功能障碍的有效刺激区域主要位于左侧前额叶及其背外侧区或右侧前额叶及其背外侧区[18-20]。相关研究已证实，rTMS作用的安全有效频率为左侧前额叶、左侧前额叶背外侧的刺激频率，多在10～20 Hz，右侧前额叶、右侧前额叶背外侧多为1 Hz[21]。GUSE等[22]报道左侧DLPFC区10～20 Hz的高频rTMS能够显著改善患者的工作记忆力、认知灵活性和言语流畅性等认知方面的能力，其中10 Hz对认知的改善效果最佳。本研究中rTMS组和研究组由两名接受过rTMS专业培训并取得操作资格的物理治疗师操作，两组患儿均采用左侧前额叶10 Hz的高频rTMS治疗，rTMS属无痛治疗，患儿依从性较好，整个治疗过程中未出现1例明显不良反应，最后结果表明两组治疗后均能有效提高患儿的社会适应及认知能力，效果优于单纯的常规康复训练组。

2.虚拟现实互动训练对精神发育迟缓患儿认知功能的影响：虚拟现实技术是一种多通道的人机交互接口，患儿可通过自身的多种感觉通道(包括视觉、听觉、触觉、本体感觉等)感知计算机模拟或增强的虚拟环境，也可通过移动、语音、表情、手势及视线等自然的方式和虚拟世界交互，从而产生身临其境的体验[23]。虚拟现实(VR)技术已经被广泛应用于康复治疗的多个层面，在注意力缺陷、空间感知障碍、记忆障碍等认知功能障碍的康复治疗及运动不能、平衡协调性差和舞蹈症等运动障碍的康复治疗等方面都取得了很好的疗效[24]。

表4 3组患儿治疗前后ADQ值和S-M标准分比较分)

注：与本组治疗前比较,*P<0.01；与常规组对比,#P<0.01；与rTMS组对比，▲P<0.01

本院应用虚拟情景互动评估与训练系统(型号：BioMaste)的VR技术实现对现实世界和真实环境的模拟，可针对MR患儿智力程度进行分级训练。本研究对象选择为3～8岁MR儿童，其传统康复训练配合差，疗效多不满意，本次采用在常规康复训练组和rTMS刺激组基础上增加VR训练，进一步探索VR技术对MR患儿认知功能障碍的治疗效果及其作用机制。在临床应用中发现，BioMaste虚拟情景互动评估与训练系统用于治疗MR患儿具有以下独特的优点：(1)个性化制定训练方案，量化训练结果。在训练前、后对患儿进行客观性评定，根据患儿的功能进展情况及时调整训练计划和强度。(2)动态交互性。在训练过程中，VR系统可根据患儿完成任务的情况，不断给予患儿心理暗示和鼓励，如“你真棒”、“加油”等提示性语言和图片，训练项目由易到难，融合了生物反馈技术，可在多个层面上增强患儿的主动性与积极性,迎合儿童心理需求，乐于接受训练。(3)趣味性与多感观刺激。训练与趣味游戏相结合，给患儿提供一个游戏、运动、视觉与听觉反馈的互动训练平台，极大地提高了训练成效。(4)安全性。训练的平台是虚的，减少了在真实环境中由错误操作导致的危险。(5)虚拟环境沉浸感强，内容丰富，反馈形式多样[25]。每个训练模块以任务为导向设计各种不同难度的日常活动游戏训练，如前臂训练内容有2D接宝物、擦桌子、插木头、物品取放、切菜、锯木头等游戏。在丰富环境刺激下，让患儿从一种作业活动过渡到另一种作业活动，保持持续的警觉性、注意力及热情。(6)与真实世界具有高度一致性的虚拟环境，可让患儿在训练中习得的技能可更好地迁移到现实日常生活中[22]，从而持续改善患儿的认知功能问题。VR技术应用于认知康复，可以在虚拟环境中为患者提供安全可控的刺激进行治疗，并能监测多种重要指标，表现出传统方法无法比拟的优势[23]。

Nguyen-Minh等[26]报道称有效的感官刺激能够促进神经细胞的功能修复，脑功能得到有效代偿，从而使患儿的智力水平得到提高。VR技术可通过丰富环境刺激、内外反馈，可促进大脑的能量和物质代谢，促进脑部功能的恢复。本研究发现，接受VR技术训练组的MR患儿治疗后在FIQ、VIQ、PIQ、ADQ、S-M评分均明显高于其他两组 (P<0.01) ，说明VR技术联合rTMS及常规训练能够明显提高MR儿童智力发育水平和适应行为能力。

本研究不足之处在于样本数量相对较少且缺乏长期随访观察，需待今后进一步的大样本、长时间深入研究加以佐证。

综上所述，VR技术、rTMS是一种非侵入性、无痛且相对安全的治疗技术，治疗MR患儿具有协同作用，能进一步改善患儿的认知功能，为MR的治疗提供了一种新的技术手段。